20 21 ct.qmat ct.qmat Topologische Photonik Topological Photonics AREA A B C D #Ungewöhnlich: ct.qmat-Professor Chernikov beweist experimentell, dass sich elektronische Quasiteilchen gleichzeitig in entgegengesetzte Richtungen bewegen können. Dies ebnet neuen topologischen Phänomenen den Weg. #Unusual ways: Professor Alexey Chernikov’s groundbreaking experiments at ct.qmat show how electronic quasiparticles can move simultaneously in opposite directions, opening the door to novel topological phenomena. Alexey Chernikov bringt Licht ins Dunkel der geheimnisvollen Quantenwelt. Er macht quantenmechanische Quasiteilchen in Nanokristallen sichtbar, die nur wenige Atome dick sind. In solchen superdünnen Kristallen sind die Quasiteilchen besonders robust, wechselwirken stark miteinander und können durch elektrische und magnetische Felder präzise gesteuert werden. Chernikovs Ziel ist, diese exotischen Teilchen zu verstehen und deren ultraschnelle Bewegung zu beeinflussen. Dafür nimmt er sie mit speziellen Mikroskopen in Echtzeit als Video auf. Seine Technik erfasst den Billionsten Teil einer Sekunde, eine Pikosekunde. Als Werkzeug nutzen der Wissenschaftler und sein Team Licht: „Wir aktivieren das Material mit ultrakurzen Lichtimpulsen eines starken Lasers und nehmen dann mit superschnellen Detektoren auf, wann das Licht wo und wie abgestrahlt wird.“ Diese Aufnahmen zeigen ein spektakuläres Quantenphänomen: Demnach lässt sich das Tieftemperatur-Verhalten der elektronischen Quasiteilchen, der Exzitonen, in den atomar-dünnen Halbleitern nur durch die gleichzeitige Bewegung in entgegengesetzte Richtungen erklären – also durch einen Überlagerungszustand. „Unsere Forschung könnte ein wichtiger Schritt von der Elektronik zur Quantentechnologie sein.“ Ultraschnelle Mikroskopie und Photonik, Institut für Angewandte Physik, TU Dresden Alexey Chernikov Eine atomar-dünne Materialschicht wird über einen Nanodraht gespannt, ein Energiekanal für elektronische Quasiteilchen entsteht. Angeregt durch Laserlicht bewegen sie sich entlang des Kanals. Ein Quasiteilchen besteht aus mehreren Elektronen, die sich gemeinsam als neues, eigenständiges Objekt verhalten. A layer of material just a few atoms thick is stretched over a nanowire. This creates an energy conduit for electronic quasiparticles. When excited by laser light, these quasiparticles – each consisting of several electrons acting as a new, distinct entity – travel along this conduit. Alexey Chernikov is illuminating the enigmatic world of quantum physics. He reveals quantum mechanical quasiparticles within nanocrystals with a thickness of just a few atoms. In these ultrathin crystals, quasiparticles are not only robust, but also exhibit strong interactions, and can be precisely controlled with electric and magnetic fields. Chernikov’s goal is to decode these exotic particles and influence their motion. To resolve their ultrafast dynamics, he captures them in real time using specialized microscopes with picosecond resolution (one-trillionth of a second). The key tool he and his team use is light: “We excite the material with ultrashort light pulses from a high-intensity laser, then track the emitted light using ultra-fast detectors.” These reveal a spectacular quantum phenomenon: The low-temperature behaviour of the electronic quasiparticles, known as excitons, in these atomically thin semiconductor samples can only be rationalized by their simultaneous movement in opposite directions, i.e., a state of quantum superposition. “Our research could mark a significant milestone in transitioning from electronics to quantum technology.” Leuchtende Quasiteilchen für „Quantech“ Luminous Quasiparticles for “Quantech”
RkJQdWJsaXNoZXIy NDQwODU=